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微灌砂石过滤器滤帽水力性能试验及内部流场模拟

文献类型： 中文期刊

作者： 蔡九茂 1 ; 翟国亮 1 ; 吕谋超 1 ; 刘杰云 1 ; 张文正 1 ;

作者机构： 1.中国农业科学院农田灌溉研究所/农业农村部节水灌溉工程重点实验室

关键词： 流速;过滤器;水力性能;微灌;砂石过滤器;滤帽;流场模拟;流阻特性

期刊名称： 农业工程学报

ISSN： 1002-6819

年卷期： 2020 年 013 期

页码： 67-74,316

收录情况： EI ; 北大核心 ; CSCD

摘要： 微灌用砂石过滤器中,集水滤帽是进行过滤过程集水和反冲洗过程散水的关键部件.为了获得滤帽内部流阻特性,改善砂石过滤器水损较大弊端,该研究对国内市场上常用的梯形集水滤帽进行了室内模型试验,测定了滤帽在不同过滤和反冲洗速度下的压降特性,并采用Fluent(15.0)软件对滤帽过滤和反冲洗过程中的流场分布特征进行了数值模拟,研究了滤帽内外的压降分布规律.结果表明:滤帽压降模拟结果和试验测试结果吻合性较好,相对误差3.54%~6.53%.随着滤速升高,滤帽产生的水头损失较滤层水损增长更为显著,反冲洗过程中的滤帽水损要大于过滤状态;通过对滤帽内部流场分析,滤帽水损主要产生于近滤缝区域和芯柱区域,均是由于过水流道突然缩小导致,在滤层滤速为0.030 m/s时,滤缝和芯柱进口处滤速分别为2.57和4.01m/s.结合以上结果,设计了一种扁平球面滤帽结构,增加了滤缝面积,优化了芯柱结构,缩小了滤帽高宽比,通过数值模拟,表明扁平球面滤帽结构有助于改进过滤和反冲洗效果.研究结果可为滤帽选型和优化改进提供参考.

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